生物杀线虫剂抑制甘蔗根际玉米短体线虫（Pratylenchus zeae）及调控细菌群落的潜力研究

本研究针对甘蔗生产中由玉米短体线虫（Pratylenchus zeae）引起的根际病害问题，开展了五种生物杀线虫剂的防控效果及对根际微生物群落影响的研究。结果表明，Biotrinsic?（Pseudomonas oryzihabitans）和Nemacontrol?（Bacillus amyloliquefaciens）可显著降低线虫数量（土壤减少64%，根部减少81%），且对根际细菌群落结构影响较小，为甘蔗可持续生产提供了有效的生物防治策略。

　　

甘蔗（Saccharum officinarum L.）是全球重要的经济作物，不仅是制糖的主要原料，更是生物乙醇生产的关键来源，对减少化石燃料依赖和温室气体排放具有重大意义。然而，甘蔗的生长常常受到植物寄生线虫的严重威胁，其中玉米短体线虫（Pratylenchus zeae）是危害最严重的种类之一。它通过破坏根系组织，形成根腐病斑，严重影响水分和养分的吸收，导致甘蔗产量显著下降。据估计，全球每年因线虫害造成的作物损失高达12%，经济损失约1250亿美元。

传统化学杀线剂虽短期内有效，但长期使用易导致线虫抗药性增强，并对土壤非靶标微生物及生态环境产生负面影响。因此，寻求高效、环保的生物防治方法已成为农业可持续发展的重要方向。生物杀线虫剂以细菌、真菌等微生物为主要成分，通过竞争、抗生、酶解和寄生等多种机制抑制线虫，不仅效果显著，还能维护土壤微生态健康。尽管如此，针对甘蔗根际玉米短体线虫的不同生物杀线虫剂的防控效果，以及它们对根际细菌群落的影响，尚缺乏系统研究。

为此，研究人员在《Journal of Natural Pesticide Research》上发表了一项研究，系统评估了五种商品化生物杀线虫剂对甘蔗根际玉米短体线虫的抑制效果，并分析了这些处理对根际细菌群落结构及多样性的影响。

本研究采用温室盆栽实验，以自然感染P. zeae的土壤为基质，种植甘蔗品种RB92579，并分别施用五种生物杀线虫剂：MicrosAtivos?（Bacillus subtilis）、Nemacontrol?（Bacillus amyloliquefaciens）、Biotrinsic?（Pseudomonas oryzihabitans）、Quartzo?（Bacillus subtilis + Bacillus licheniformis）和Profix?（Purpureocillium lilacinum + Bacillus subtilis + Bacillus licheniformis），以仅施水的处理作为对照。接种65天后，采集根与根际土壤样本，通过离心浮选法计数线虫数量，并采用16S rRNA基因扩增子测序（V4区，引物515F/806R）分析细菌群落结构，利用USEARCH10和QIIME2进行生物信息学处理，并在R语言环境中进行多样性及统计检验。

3. Results

线虫抑制效果

所有生物杀线虫剂处理均显著降低了土壤和根内的P. zeae数量。其中，Biotrinsic?（P. oryzihabitans）抑制效果最佳，土壤和根中线虫分别减少64%和81%；Nemacontrol?（B. amyloliquefaciens）次之，减少幅度分别为63%和72%。而Quartzo?（B. subtilis + B. licheniformis）抑制效率最低，土壤和根部分别仅减少47%和30%。

细菌群落组成

根际细菌群落中以放线菌门（Actinobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）为优势菌门。在属水平上，Nemacontrol?和Quartzo?处理显著提高了芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度；Biotrinsic?处理则富集了鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、Vicinamibacteraceae和Gaiella等潜在有益菌属。

微生物多样性

Biotrinsic?处理显著提高了细菌群落的丰富度（Chao1指数和Observed ASVs）；而Quartzo?和Profix?处理的α多样性最低。Beta多样性分析显示，各处理间群落结构差异虽小但达到统计显著水平（PERMANOVA，R2 = 0.044，p = 0.006），说明生物杀线虫剂对微生物组成影响较轻微。

4. Discussion

本研究结果表明，Pseudomonas oryzihabitans和Bacillus amyloliquefaciens能高效抑制P. zeae，其机制可能包括营养竞争、抗生素（如表面活性素、伊枯草菌素）和酶的产生。同时，这些处理还富集了具有生防潜力的土著菌属（如Sphingomonas、Gaiella），间接增强了系统抗性。尽管多菌复合制剂（如Quartzo?、Profix?）抑制线虫效果较差，可能与菌种间竞争或拮抗有关，但其仍在一定程度上维持了根际微生态的稳定性。

该研究强调了生物杀线虫剂在防控线虫的同时，能够兼顾土壤微生物群落健康，为甘蔗绿色生产提供了可靠的技术选择。此外，研究结果也提示，未来需进一步结合田间试验，并拓展至真菌、原生动物等更多土壤生物类群，以全面评估生物防治剂的生态效益。

5. Conclusions

本研究系统比较了五种生物杀线虫剂对甘蔗根际P. zeae的防控效果及对细菌群落的影响。其中，Biotrinsic?（P. oryzihabitans）表现最优，兼具高效线虫抑制和微生物多样性提升的双重优势。该研究为推广使用高效、低环境影响的生物杀线虫剂提供了理论依据和实践指导，对推动甘蔗乃至其他作物的可持续农业发展具有重要意义。